膠芽腫は初期治療後定期的なほとんどの腫瘍と成人では、最も一般的で積極的な原発性脳腫瘍の悪性です。腫瘍治療分野 (TTFields) 療法は、神経膠芽腫の最新の治療法です。ここでは、患者に TTFields トランスジューサ アレイの適切なアプリケーションについて述べる理論と治療の側面について論ずる。
膠芽腫は、診断後 15 ヶ月の生存期間中央値と現在の標準治療でわずか 5% の 5 年生存率、脳の癌の最も一般的で致命的なフォームです。腫瘍はしばしば次の初回手術、放射線療法、その時点で治療の選択肢が限定になると 9 ヶ月以内に再発します。これは生存を長引かせるし、これらの患者の生活の質を向上させるより良い治療法の開発のための急務を強調表示します。
腫瘍治療分野 (TTFields) 療法は、がん治療用細胞の電界を交互になる低周波の効果を活用する開発されました。TTFields は、細胞分裂と成長の遅い腫瘍細胞を破壊する実証されています。彼らは露出した腫瘍内で刺激的な免疫応答を介して行動証拠がまた高まってください。TTFields 療法の利点は、非侵襲的アプローチおよび高められた細胞毒性化学療法など他の治療法と比較して、生活の質を含みます。食品医薬品局は、2011 年に再発膠芽腫の治療のため、2015 年に新たに診断された膠芽腫に対する TTFields 療法を承認しました。有糸分裂、電場のモデリング、および適切な探触子アレイ配置の結果の間に TTFields の効果について報告する.我々 のプロトコルは、第二世代のデバイスを使用して患者の手術後の TTFields の臨床応用をについて説明します。
神経膠芽腫
膠芽腫は成人の最も一般的な主の悪性脳腫瘍です。前と術後疾患の急速な進化とほぼ普遍的致命的な結果、世界の健康に通常関連付けられている細胞診悪性、有糸分裂アクティブ angiogenically 増殖と壊死を起こしやすい腫瘍としてその特性のため組織は、グレード IV 腫瘍1として膠芽腫を指定しました。基礎やトランスレーショナル研究努力にもかかわらず、神経膠芽腫の根治治療はありません。神経膠芽腫と診断された患者の 5 年生存率約 5% より効果的な治療上の介在2の急務を強調表示のままです。
腫瘍治療分野のメカニズム: 電界
TTFields は低強度で、患者の皮膚3外部から付着した中間周波数 (100-300 kHz) 腫瘍組織を浸透し、絶縁電極によって生成される電界を交互します。TTFields は有糸分裂の間高い双極子モーメントを持つ細胞内の分子の電磁力を出すことによって腫瘍細胞の生物学的プロセスを妨害すると思った。有糸分裂の間 TTFields の露出は異常な染色体分配、細胞 multinucleation、娘細胞4のカスパーゼ依存アポトーシスにつながる異常有糸分裂終了で起因しました。これらの効果は周波数依存し、影響を受ける細胞の有糸分裂のプレートとフィールドの入射方向に依存しました。フィールドに垂直分裂板とセルは、被害の最大の重大度を表わした。5大幅に低い周波数でシールドは、細胞内の電界の強さが増加する遷移領域を構成するため、中間周波数範囲は一意です。この増加が発生したしきい値は5セル膜の誘電特性に依存します。神経膠腫細胞の文化とクローンの試金の両方のセルのカウントに関して TTFields の最適な周波数は 200 kHz6です。
患者固有の MRI 測定を使用して、ボリューム、電気伝導度、脳7,8の別の組織構造の比誘電率を組み込むことによって電場のパーソナライズされたマッピングを開発できます。さらに、エンド ツー エンド、半自動セグメンテーション ベースのワークフローは、頭蓋内の TTFields9の描写のためのパーソナライズされた有限要素モデルを生成するも利用できます。患者の脳の内部の電界分布を示す電気フィールド マップ、腫瘍内の分野強さを最大限に探の最適な配置を導くためのユーティリティがあります。
腫瘍治療分野のメカニズム: 細胞生物学
TTFields が細胞分裂の混乱をドライブする正確なメカニズムは完全に理解されていないが、電場が有糸分裂を影響可能性があります 2 つの潜在的なメカニズムが提案されています。1 つは; 彼らの機能的な摂動の結果として高い双極子モーメントを持つ蛋白質の電界の直接行動を含む2 番目はイオンの泳分裂溝の進入3妨げる可能性があります分割セル内のイオンのサッカード定位誤りを引き起こします。高い双極子モーメントを持つ 2 つのタンパク質は、それぞれ α/β-チューブリン単量体とセプチン 2、6、7 heterotrimer、1740 D10と112771 D の双極子モーメントを持つターゲットとして提案されています。それは、TTFields が重合と合計チューブリン、適切な紡錘アセンブリを防ぐことと、中期から後期4への移行で細胞の摂動の比率を減少させることが示唆されています。TTFields 細胞は、中期までの通常の進行を示すが、その後、後期スピンドル正中線と細胞質分裂溝11への減らされたセプチンのローカリゼーションを展示します。セルは、異常有糸分裂終了12につながる自由な膜ブレブを受けます。結果の後分裂期細胞の小核、細胞ストレスの兆候やアポトーシス11続いて G0 逮捕を含む細胞の増殖の全体的な減少など、異常な核アーキテクチャを展示します。研究は、カルレティキュリンで扱われる TTFields 細胞、免疫原性細胞死13,14の両方の特徴の HMGB1 の分泌アップ規制を示しています。Kirson らを示した腫瘍の治療は転移の可能性を低減し、TTFields 扱われる動物の内転移は cd8 細胞15の増加を示した。一緒に、これらのデータ サポート有糸分裂、可能性が直接影響を超えた行動のメカニズムは、抗炎症反応を開始します。
TTFields デバイスと治療オプション
両方最初と 2 番目の世代の TTFields デバイスは、テント上脳神経膠芽腫の治療のために交互になる電界を提供します。デバイス最初 2011 年再発膠芽腫患者の治療のために FDA によって承認され 2015 年初発膠芽腫16,17患者の治療のために承認されました。膠芽腫の治療は、脳神経外科介入、放射線腫瘍学の入力、および化学療法の管理とのマルチ モーダルなファッションで行わなければなりません。神経腫瘍医が両方新しく診断、再発膠芽腫18、現在の治療にこの療法を組み込むことを検討してください TTFields は、いくつかの毒性とその他の抗がん治療モダリティを表すので 19。
新たに診断された設定で標準的な治療法は放射線とテモゾロマイド メンテナンス テモゾロミド続いてで構成されます。2004 年に、無作為化第 III 相試験改善の中央値を示し, 膠芽腫患者の 2 年生存率は補助と同時併用放射線治療のテモゾロミド20で治療。アジュバント放射線治療とテモゾロマイドの利点は、少なくとも 5 年間のフォロー アップ21を通して続いた。しかし、患者 06-メチルグアニン-DNA メチル基転移酵素 (MGMT) メチル化状態を識別するそれら、テモゾロミド22添加の恩恵を最も可能性が高かった。膠芽腫の標準放射線とテモゾロマイドの併用化学療法を受けた患者の別の無作為化臨床試験で維持テモゾロマイド化学療法への TTFields の追加結果と比較すると改善の結果これらのメンテナンス テモゾロマイドだけで23を受け取った。さらに、研究は、患者 MGMT プロモーターのメチル化の状態に関係なくその TTFields 仕事を示されています。したがって TTFields は非メチル化管理状態24の患者でも臨床的介入を構成するかもしれない。一緒に取られて、これらの研究は膠芽腫の治療のための TTFields の有効性に関する広範な影響を示唆しています。具体的には後、放射線をテモゾロマイドとの組み合わせで TTFields を組み込むことは、効果的な治療オプション膠芽腫の新規診断患者。
再発の設定では、標準的な治療アプローチ存在しません。ただし、ベバシズマブと TTFields 療法は、2 つの FDA 承認の治療モダリティ25,26です。EF 11 相匹敵する全生存期間、毒性と生活の質を示した再発神経膠芽腫患者の積極的な化学療法対 (20-24 h/日使用) を TTFields 単独療法の第 III 試験は、TTFields27を支持しました。したがって、ベバシズマブ単独で、TTFields 単独療法、または両方の組み合わせは、これら再発膠芽腫の治療オプションを構成します。
臨床応用
前のゼウス文書は人間の頭25のプラスチック モデルを用いた第一世代装置の適用を示した。ここでは、我々 は膠芽腫の患者で、治療の第二世代のデバイスのアプリケーションを示します。MRI 測定と治療計画装置を用いて頭皮にトランスデューサー配列レイアウト配置を構成するデバイスを使用するためのプロトコルを開始します。トランスデューサー配列レイアウト マップは、患者の頭の上の 4 つの配列のそれぞれの位置と向きを区切ります。配列は電界発生器から 200 kHz の周波数 TTFields を提供する探触子を許可するように頭皮に付着しています。患者が治療を継続的に受けるし、配列は通常すべての 3 〜 4 日を交換しました。本稿で我々 は分裂細胞、脳内電場分布と膠芽腫患者の治療を示す人間の頭に第二世代のデバイスのステップバイ ステップのアプリケーション メソッドの TTFields の効果を示します。
この記事は、神経膠芽腫の患者を治療するために第 2 世代 TTFields デバイスの適切なアプリケーションを示します。減らされた毒性、増加の生活の質と高い全生存中央値テモゾロマイド化学療法と組み合わせる場合は特に、代替治療に対する TTFields 療法の意義が含まれます。さらに、ステップ バイ ステップ方式で合併症を引き起こす可能性のある落とし穴を回避しながら、頭皮に送受波器アレイの適切なアプリケーションを示します。さらに、我々 効果を提供セルの詳細なアカウント生物電界マッピングと同様、TTFields の TTFields に、脳に浸透。
プロトコルのいくつかの手順は、デバイスの実装を成功させるためには特に重要です。適切な治療計画は、患者の脳の MRI 画像は、頭皮の余白を含める必要があります。電極と頭皮の十分な接触をように髪刈株必要がありますダウン剃毛頭皮の表面に毛がなくなるまで。手術傷跡を検索し、頭皮の内訳から合併症を未然に防ぐに傷のトランスジューサ アレイを配置しないようにすることが重要です。各交換中に皮膚炎、びらん、潰瘍や感染症の頭皮をチェックし、必要な場合は、潰瘍を治癒し、感染症が解決33,34アレイのアプリケーションを停止します。
平均寿命の改善は 18 時間/日以上の高い服薬によって最も決まります。EF 11 フェーズ III 試験データの事後分析、対コンプライアンス率 75% (≥18 h 毎日) TTFields 療法の患者の平均生存率大幅に長くを示した、< コンプライアンス率は 75% (対 4.5 ヶ月 7.7 p = 0.042)35です。 75% コンプライアンス カットオフを渡す人は大きな利点を展示中、非常に小さな利益を受信する準拠の 75% 未満の患者が表示されます。医師の指導と家族のサポートが高い患者のコンプライアンスを達成するために重要な役割を果たしているし、患者さんがより快適な時間の長い期間の配列を着て、アプリケーション上のアドバイスを与えることができます。周囲温度は、配列を着て快適な範囲に残しておきます。配列変更の定期的髪頭皮, と場所の配列を保持するために頭の上の通気性のあるネットの配置のシェービングがコンプライアンスの強化につながる快適さ向上させること。
TTFields 治療は他の治療法と組み合わせると良い作品蓄積された証拠があります。TTFields は、EF 11 極めて重要な第 III 相試験の単独療法として使用された、全生存中央値は 6.0 ヶ月化学療法の腕と比較して TTFields アームの 6.6 ヶ月。これら初期の標準治療で全生存率に統計的に有意な改善を示したない結果が少数の重篤な有害事象とクオリティ ・ オブ ・ ライフの改善策基礎を形作った TTFields 腕認められたため、FDA27によって再発膠芽腫の承認。後の EF 14 フェーズ III 試験対テモゾロミドだけ腕36,3716.0 ヶ月 TTFields テモゾロミド腕で 20.9 ヶ月の生存期間中央値全体を示した初発膠芽腫です。プライドのレジストリを使用して臨床実習では TTFields の別の研究は、EF 1135のコントロール アームの中央の全面的な存続を大幅に超えるだったの 9.6 ヵ月、全生存中央値を示した。さらに、前臨床データはテモゾロミドを向上させる組織培養24で腫瘍細胞を殺すようにエージェントをアルキル化に追加することを示しています。プライド レジストリと EF 14 データ受信同時テモゾロマイドまたは他の治療法を TTFields に追加これらの患者がより良い結果を持っていたので、この概念をサポートします。ウォンらは、-チオグアニン、ロムスチン、カペシタビン、セレコキシブ (TCCC) から成る療法 TTFields 療法とベバシズマブ単独または組み合わせを比較することによって同様の結果を示した。TCCC グループは、長期生存、中央対 TTFields とベバシズマブ単独で384.1 ヶ月 10.3 ヵ月を展示しました。総称して、これらのデータは、膠芽腫の治療にデバイスの有効性を高める補助療法の追加をサポートします。
EF 14 試験で実験の腕の TTFields を受け取った患者は、コントロールに比べて長く生存実験間違いがなかった、EF 11 裁判で腕で制御。EF 14 体験版には、知られている治療剤、テモゾロミドは、TTFields 治療と相乗的に組み合わせることが表示されますが追加されます。効果的な抗腫瘍免疫応答をマウントすることを可能にするかもしれない新規診断患者の化学療法 näive 状態のためこの違いのもう一つの潜在的な説明があります。TTFields からの免疫応答のメカニズムは不明で、免疫抑制剤としてデキサメタゾンこの利点を否定することがあります、TTFields39,40,と組み合わせた場合の生存中央値は低いことが示されています。 41。結論として、TTFields 中にデキサメタゾンの患者被曝線量を下げること神経膠芽腫患者の血液中の免疫細胞の数を増やすと強く反応する可能性があり、治療結果を改善します。TTFields は、可能性がありますも電離放射線42,43の効果に腫瘍のセルに感光性。しかし、併用療法の選択は、患者の神経学的および医療条件に関して個別必要があります。
TTFields デバイスが 22 歳で再発と新たに診断された神経膠芽腫患者の治療のために FDA によって承認され、古い;患者用のこの装置の有効性 22 歳が知られています。深い脳、脊髄、または迷走神経刺激装置、除細動器、心臓ペース メーカーなどのアクティブな注入デバイスと並行して TTFields を使用している患者または患者金属フラグメント (ときさらに、副作用は知られていません。すなわち、箇条書き) または脳の装置 (すなわち、動脈瘤クリップ)。電極ゲルへのアレルギー反応を知られ、開いた傷、頭蓋欠陥、妊娠も禁忌です。頭から calvarium の大きいセグメントの欠如などの主要な頭蓋欠損の患者は TTFields44の高い浸透があります。ただし、頭は膠芽腫患者に日常的に実行されません。
貧しい患者のコンプライアンスは、この治療法に対する主要な制限です。コンプライアンスが低下する要因としては、同時医療や精神的疾患 (うつ病など)45,46,47, びらんや感染、皮膚頭皮内訳、世話人からのサポートの欠如腫れや皮膚炎。
TTFields 腫瘍細胞分裂に明確な反分裂効果があります。恐らく、この効果はまた前駆細胞までが正常組織での前臨床や臨床データが不足しています。それにもかかわらず、TTFields 療法は癌の最も積極的な形態のいくつかを含む複数の固体腫瘍のタイプの約束を示しています。TTFields 臨床膵癌モデルにおける効果的な抗がん剤治療として、これらのがん細胞の生存に長期的な悪影響を及ぼす。これらの結果は、膵臓癌48症例でのテストのための魅力的な治療 TTFields を作る。TTFields では、卵巣癌49と非小細胞肺がん15,50の治療の臨床結果を奨励することが示されています。したがって、TTFields は、主 (NCT02973789) および (NCT02831959) 肺の転移癌, 進行中のフェーズ III 臨床試験に適用されている膵臓癌 (NCT03377491) と中皮腫 (NCT02397928)。うまくいけば、TTFields は、これらの治療困難な悪性の追加治療の選択肢を提供します。
The authors have nothing to disclose.
この研究はA に乗る理由研究基金による部分で支えられました。図 13次元のアートワークを作成するためアリソン Diep をありがちましょう。
Baby Oil | Johnson & Johnson | Product Code 473542 | |
Bevacizumab | Genetech, Inc. | Not applicable | |
Elastic Net | Medline Industries | NET012 | |
Gentle Shampoo | Johnson & Johnson | Product Code 108249 | |
Isopropyl Alcohol 70% | The Betty Mills Company | MON 23222701 | |
Medical Tape | The Betty Mills Company | MON 38202201 | |
Sterile Gauze | The Betty Mills Company | MON 71392000 | |
Trimethoprim-sulfamethoxazole | Pfizer, Inc. | Not applicable | |
TTFields Device (Optune) | Novocure, Ltd. | Not applicable | The system consists of the portable electric field generator, transducer arrays, a connection cable and box, a rechargeable battery, charger for portable batteries, and a plug in power supply. |